Giáo trình Động cơ diesel 1 (Ngành: Khai thác máy tàu thủy) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

Giáo trình Động cơ diesel 1 (Ngành: Khai thác máy tàu thủy) cung cấp cho sinh viên những nội dung kiến thức gồm: nguyên lý làm việc của động cơ Diesel tàu thủy; kết cấu động cơ Diesel; các hệ thống phục vụ động cơ; máy phụ tàu thủy; máy thủy lực; máy nén và quạt gió; thiết bị trao đổi nhiệt; các hệ thống phục vụ tàu thủy;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Động cơ diesel 1 (Ngành: Khai thác máy tàu thủy) - Trường Cao đẳng Hàng hải II TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II KHOA KHAI THÁC MÁY GIÁO TRÌNH ĐÔNG CƠ DIESEL 1 NGÀNH HỌC: KHAI THÁC MÁY TÀU THỦY MÃ SỐ MÔN HỌC : MH 15 Biên soạn : TH.S NGUYỄN VĂN NGUYỄN LƯU HÀNH NỘI BỘ TPHCM tháng 10 - 18 MÁY TÀU THỦY PHẦN I : ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY I- Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel tàu thủy 1- Khái niệm và phân loại động cơ đốt trong 1.1- Giới thiệu chung - Những máy biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành công cơ học gọi là động cơ. Động cơ bao gồm động cơ điện, động cơ nhiệt, thủy lực…Trong đó động cơ đốt trong kiểu Piston là một thiết bị động lực chủ yếu được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực. - Tổng công suất của động cơ đốt trong kiểu Piston chiếm khoảng 95% công suất và năng lượng do chúng phát ra chiếm khoảng 90%. - Động cơ nhiệt là một loại thiết bị cơ khí có nhiệm vụ chuyển nhiệt năng thành cơ năng (do đốt cháy nhiên liệu). † Động cơ nhiệt được phân thành 2 nhóm chính: - Động cơ hơi nước kiểu Piston và tuốc bin hơi (còn gọi là động cơ đốt ngoài), là loại động cơ chuyển biến nhiệt năng của hơi nước, khí đốt cháy nhiên liệu (bên ngoài động cơ) sang cơ năng. - Động cơ đốt trong là loại động cơ chuyển nhiệt năng của khí cháy cháy nhiên liệu sang cơ năng và được tiến hành ngay trong bản thân động cơ. † Sự làm việc của bất kì một loại động cơ nào đều bao gồm 2 quá trình cơ bản sau đây: - Quá trình lí hóa của việc đốt cháy nhiên liệu để cung cấp nhiệt. - Quá trình biến đổi vật lí để chuyển biến một phần nhiệt năng của nó sang cơ năng (thường gọi là công). 1.2- Động cơ đốt trong - Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ. Các loại động cơ sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: Fluid flow engine) để tạo công thông qua đốt cháy như tuốc bin khí và các động cơ đốt bên ngoài xy lanh, thí dụ như máy hơi nước hay động cơ Stirling không thuộc về động cơ đốt trong. - Nguyên tắc hoạt động cơ bản: Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong. Khi đốt cháy, nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên một pít-tông đẩy pít-tông này di chuyển đi. - Có nhiều loại động cơ đốt trong khác nhau, một phần sử dụng các chu kỳ tuần hoàn khác nhau. Tuy vậy tất cả các động cơ đốt trong đều lặp lại trong một chu trình tuần hoàn chu kỳ làm việc bao gồm 4 bước: Nạp, nén, nổ (đốt) và xả. Xả và nạp là hai bước dùng để thay khí thải bằng khí mới. Nén và nổ dùng để biến đổi năng lượng hóa học (đốt hỗn hợp không khí và nhiên liệu) thông qua nhiệt năng (nhiệt độ) và thế năng (áp suất) thành năng lượng cơ (động năng trong chuyển động quay). 1.3- Phân loại động cơ đốt trong: - Trong lịch sử chế tạo động cơ đã có rất nhiều phương án được phác thảo và hiện thực nhưng lại không phù hợp với các cách phân loại dưới đây, thí dụ như động cơ Otto với bộ phun nhiên liệu trực tiếp hay các loại động cơ hoạt động theo nguyên tắc của động cơ diesel nhưng lại có bộ phận đánh lửa. Các phương pháp chế tạo lại có thể được kết hợp rất đa dạng, thí dụ như động cơ có dung tích nhỏ với pít tông tròn và điều khiển qua khe hở theo nguyên tắc Otto (động cơ Wankel) hay động cơ diesel 2 thì có dung tích lớn với bộ điều khiển bằng van (động cơ diesel của tàu thủy). Phần phân loại tổng quát này không liệt kê những trường hợp đặc biệt nhằm để tránh sự khó hiểu. † Theo quy trình nhiệt động lực học: - Động cơ Otto - Động cơ diesel † Theo cách thức hoạt động: - Động cơ 4 kì - Động cơ 2 kì † Theo cách chuyển động của pít tông: - Động cơ pít tông đẩy (hay kết hợp với tay biên và trục khuỷu) - Động cơ Wankel (Động cơ pít tông tròn) - Động cơ pít tông quay - Động cơ pít tông tự do † Theo cách tạo hỗn hợp không khí và nhiên liệu: - Tạo hỗn hợp bên ngoài: Nhiên liệu và không khí được hòa vào nhau ở ngoài xy lanh, sau đó được đưa vào xy lanh và nén lại. Đại diện đặc trưng cho loại này là động cơ Otto có bộ chế hòa khí hay động cơ hai thì. Nếu nhiệt độ động cơ quá cao, thời điểm đánh lửa quá sớm hay vì tự bốc cháy hỗn hợp này có thể gây ra nổ không kiểm soát được làm giảm công suất và gây hư hại cho động cơ. Trong lúc được nén lại nhiên liệu phải bốc hơi một phần để có thể cháy rất nhanh ngay sau khi đánh lửa, tạo vận tốc vòng quay nhanh. - Tạo hỗn hợp bên trong: Chỉ có không khí được đưa vào và nén lại trong xy lanh, nhiên liệu được phun vào sau đó. Do không có nhiên liệu nên không xảy ra việc tự cháy vì thế mà có thể tăng hiệu suất bằng cách tăng độ nén nhiều hơn. Đánh lửa bằng cách tự bốc cháy (động cơ diesel) hay bằng bộ phận đánh lửa (động cơ Otto có bộ phận phun liêu nhiệu trực tiếp hay ở các động cơ có thể dùng nhiều loại nhiên liệu khác nhau). Sau khi được phun vào nhiên liệu cần một thời gian nhất định để bốc hơi vì thế mà vận tốc vòng quay bị giới hạn. † Theo phương pháp đốt: - Hỗn hợp khí được đốt bằng bộ phận đánh lửa (bugi) trong các động cơ Otto, tốt nhất là ngay trước điểm chết trên. - Trong các động cơ diesel hỗn hợp đốt bằng cách tự bốc cháy. Không khí được nén rất mạnh và ngay trước điểm chết trên nhiên liệu được phun vào. Vì ở nhiệt độ rất cao nên nhiên liệu tự bốc cháy. † Theo phương pháp làm mát: - Làm mát bằng nước - Làm mát bằng không khí - Làm mát bằng dầu nhớt (động cơ Elsbett) - Kết hợp giữa làm mát bằng không khí và dầu nhớt. † Theo hình dáng động cơ và số xy lanh: Tùy theo số lượng xy lanh động cơ Otto và động cơ diesel có thể được chế tạo thành: - Động cơ 1 xy lanh - Động cơ thẳng hàng (2, 3, 4, 5, 6 hay 8 xy lanh) - Động cơ chữ V (2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 hay 16 xy lanh) ...